一種驅動輪鍛壓加工模具及其成型方法與流程

本發明涉及一種汽車零部件的加工模具，尤其是涉及一種驅動輪鍛壓加工模具及其成型方法。

背景技術：

預緊式安全帶也稱預縮式安全帶。這種安全帶的特點是當汽車發生碰撞事故的一瞬間，乘員尚未向前移動時它會首先拉緊織帶，立即將乘員緊緊地綁在座椅上，然后鎖止織帶防止乘員身體前傾，有效保護乘員的安全。預緊式安全帶中起主要作用的卷收器與普通安全帶不同，除了普通卷收器的收放織帶功能外，還具有當車速發生急劇變化時，能夠在0.1秒左右加強對乘員的約束力，這就需要預張緊器來提前收緊安全帶。驅動輪是預張緊器里面的關鍵部件。它可以把煙火爆炸產生的驅動力轉換成收縮安全帶的轉動力，達到對安全帶預收緊作用。

如圖1所示：現有的驅動輪包括上半輪10與下半輪11，上半輪中心設置有圓孔且外周面布滿弧形凹槽，下半輪11的上部結構與上半輪10對稱，下半輪10的下部還設置有卡輪12，上半輪10與下半輪11構成供鋼珠安置的半球形凹槽13。現在生產這些驅動輪的制作工藝復雜，由機械設備分別制造上半輪與下半輪，再將上半輪與下半輪焊接而成。因為上半輪與下半輪上部的對稱性要求高，導致不良率高，使用中會出現鋼珠卡死或者通過不順暢的情況，大大降低了驅動力的轉化效果，使安全帶的預緊時間變長，從而降低預緊功能。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種驅動輪鍛壓加工模具及其成型方法，實現驅動輪的一體成型，簡化加工步驟，降低加工成分。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種驅動輪鍛壓加工模具，包括上模板與下模板，所述的上模板與下模板合模后中部設置有型腔，所述的上模板、下模板的中心分別設置有上下移動上沖頭、下沖頭，所述的上沖頭的下端部為階梯狀，所述的下沖頭的上端部與下模板之間存在間隙，所述的型腔的側面設置有多個沿著型腔徑向移動的側凹模，側凹模的端部位于型腔內，多個側凹模圍繞型腔外周設置，所述的上模板、下模板、上沖頭、下沖頭、側凹模構成與驅動輪結構相適應的型腔。

所述的上模板包括第一模芯、第一內模套與第一外模套，所述的第一模芯為圓管狀結構，所述的上沖頭位于第一模芯內，且上沖頭的外徑等于第一模芯的內徑，所述的上沖頭底部設置有圓柱狀的第一凸起，所述的第一凸起的外徑等于驅動輪的內徑。第一模芯、第一內模套、上沖頭一起構成了驅動輪上半部分的結構型腔。

所述的下模板包括第二模芯、第二內模套與第二外模套，所述的第二模芯為圓管狀結構，所述的下沖頭為圓柱狀結構且外表面軸向設置有多條凸棱，所述的下沖頭的外表面結構與驅動輪上的卡輪外表面結構相同，所述的第二模芯的內壁與下沖頭的外表面結構相適應，所述的下沖頭在第二模芯內可沿軸向移動，所述的第二模芯與下沖頭無縫銜接，所述的下沖頭的頂部設置有圓柱狀的第二凸起，所述的第二凸起的直徑等于驅動輪的內徑。第二模芯、第二內模套、下沖頭一起構成了驅動輪下半部分的結構型腔。

所述的第一模芯與第二模芯之間存在間距，所述的間距等于驅動輪外輪的高度，所述的第一內模套外套在第一模芯外，第一外模套外套在第一內模套外，所述的第二內模套外套在第二模芯外，第二外模套外套在第二內模套外，所述的第一內模套與第二內模套之間無間隙貼合，所述的側凹模由第一內模套、第二內模套的內壁上穿出。

所述的側凹模包括端部的半球體、尾部的柱狀體以及連接半球體與柱狀體的圓臺件，所述的柱狀體橫置且端部與圓臺件的下底面銜接，所述的半球體與圓臺件的上底面銜接，半球體的直徑等于圓臺件的上底面直徑，所述的圓臺件的上底面直徑小于下底面直徑。上述結構設置使得側凹模上的半球體可以在與圓臺件結構相適應的通道位置處移動，側凹模上的圓臺件可以在與柱狀體結構相適應的通道位置處移動。而側凹模朝向型腔運動的位置受限。

所述的上模板與下模板之間設置有多條供側凹模徑向移動的通道，一條通道內安裝有一個側凹模。驅動輪上的一個半球形凹槽對應一個側凹模，一個側凹模可以在胚料上形成一個半球形凹槽。

所述的第一內模套與第二內模套之間構成通道的中部與圓臺件、柱狀體結構相適應，所述的第一內模套、第二內模套的側壁上的開口僅供半球體穿出，所述的柱狀體的尾部設置有傾斜弧面，所述的第一外模套的下底面設置有與傾斜弧面相適應的圓錐面。第一外模套的結構與柱狀體尾部結構相適應，第一外模套向下運動能夠施力在傾斜弧面上，帶動側凹模移動。

所述的側凹模的下端設置有凸臺，所述的凸臺與第二內模套的外側面之間設置有彈簧，當側凹模的端部穿出第一內模套、第二內模套時彈簧處于壓縮狀態。彈簧的作用就是：在第一外模套向上移動，離開側凹模后，彈簧施力將側凹模向外推開，使得側凹模恢復到初始位置。

所述的第一內模套上方設置有用于調整與下模板間隙的調整塊。在上模板與下模板合模時，可以調整側凹模在上模套、下模套內的間隙。

一種驅動輪成型方法，其步驟為：

(1)取圓柱體胚料預先進行下端部鍛壓，使得其下端部形成卡輪結構。

(2)上沖頭退入上模板內，上模板與下模板分開將型腔露出，此時側凹模在彈簧的作用下從型腔中退出。

(3)在下模板內的型腔內正立放入步驟(1)中預處理后胚料，胚料的直徑小于型腔的直徑。

(4)壓機驅動上模板向下移動，第一外模套的圓錐面率先與側凹模上的傾斜弧面接觸，上模板繼續向下移動，第一外模套向側凹模上的傾斜弧面施力推動側凹模向型腔移動。

(5)上模板受到閉塞力帶動上模板與下模板合模且保持合模狀態，此時側凹模上的半球件位于型腔內的預定位置。

(6)壓機驅動上沖頭繼續下壓，胚料的上端面與下端面開始擠壓變形，胚料的上端面在第一凸起的作用下產生圓柱狀凹槽。

(7)壓機驅動上沖頭持續下壓至最底端，胚料向上模板、下模板中部的型腔內延展，胚料的外周受到側凹模的擠壓形成半球形凹槽，胚料將繼續向四周延展成型。

(8)壓機控制上沖頭上升，上模板受到的閉塞力減小至零再由壓機帶動上升，側凹模的的傾斜弧面失去推力在彈簧的作用下退回到初始位置，上模板與下模板之間完成開模。

(9)壓機驅動下沖頭上升將成型驅動輪從下模板型腔內頂出，完成脫模。

(10)對步驟(9)中的成型驅動輪上的圓柱狀凹槽進行沖切得到通孔，完成驅動輪的生產加工。

閉塞成形時，始終需要給上模板、下模板提供了足夠大的力使其閉合，我們稱之為閉塞力。這種場合下，閉塞力必需大于鍛造力，否則上、下凹模不能保持封閉，鍛件會產生飛邊，嚴重時使上模板、下模板徹底分開，徹底破壞了閉塞成形條件，導致閉塞鍛造過程失敗。在本發明中，同樣需要對上模板、下模板施加閉塞力，使其合模并在鍛造過程中保持閉合。單純依靠壓機無法實現，因此在上模板或者下模板上連接一個施力部件來施加閉塞力，比如彈簧。

與現有技術相比，本發明的優點在于通過上模板、下模板來形成一個與驅動輪結構相適應的型腔。上沖頭起到沖壓作用的同時，用于形成驅動輪中部的圓柱狀凹槽。下沖頭配合上沖頭使用。下沖頭與下模板之間的間隙用于形成驅動輪底部的卡輪。側凹模則是用于形成驅動輪外周面的半球形凹槽。本發明能夠一次性將胚料鍛打成驅動輪。相比較于原有的工藝，本發明省去了很多復雜的工藝，提高了工作效率、降低了生產成本，并且能夠確保產品的精度。

附圖說明

圖1為現有的驅動輪結構示意圖；

圖2為本發明內部結構示意圖；

圖3為本發明開模狀態下的結構示意圖；

圖4為本發明合模狀態下的結構示意圖；

圖5為胚料的結構示意圖；

圖6為胚料初步加工后的結構示意圖；

圖7為胚料成型后的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。

如圖2至圖4所示：一種驅動輪鍛壓加工模具，包括上模板1與下模板2，上模板1與下模板2合模后中部設置有型腔3，上模板1、下模板2的中心分別設置有上下移動上沖頭4、下沖頭5，上沖頭4的下端部為階梯狀，下沖頭5的上端部與下模板2之間存在間隙，型腔3的側面設置有多個沿著型腔3徑向移動的側凹模6，側凹模6的端部位于型腔3內，多個側凹模6圍繞型腔3外周設置，上模板1、下模板2、上沖頭4、下沖頭5、側凹模6構成與驅動輪結構相適應的型腔3。

上模板1包括第一模芯21、第一內模套22與第一外模套23，第一模芯21為圓管狀結構，上沖頭4位于第一模芯21內，且上沖頭4的外徑等于第一模芯21的內徑，上沖頭4底部設置有圓柱狀的第一凸起24，第一凸起24的外徑等于驅動輪的內徑。

下模板2包括第二模芯31、第二內模套32與第二外模套33，第二模芯31為圓管狀結構，下沖頭5為圓柱狀結構且外表面軸向設置有多條凸棱35，下沖頭5的外表面結構與驅動輪上的卡輪12外表面結構相同，第二模芯31的內壁與下沖頭5的外表面結構相適應，下沖頭5在第二模芯31內可沿軸向移動，第二模芯31與下沖頭5無縫銜接，下沖頭5的頂部設置有圓柱狀的第二凸起34，第二凸起34的直徑等于驅動輪的內徑。

第一模芯21與第二模芯31之間存在間距，間距等于驅動輪外輪的高度，第一內模套22外套在第一模芯21外，第一外模套23外套在第一內模套22外，第二內模套32外套在第二模芯31外，第二外模套33外套在第二內模套32外，第一內模套22與第二內模套32之間無間隙貼合，側凹模6由第一內模套22、第二內模套32的內壁上穿出。

側凹模6包括端部的半球體51、尾部的柱狀體53以及連接半球體51與柱狀體53的圓臺件54，柱狀體53橫置且端部與圓臺件54的下底面銜接，半球體51與圓臺件54的上底面銜接，半球體51的直徑等于圓臺件54的上底面直徑，圓臺件54的上底面直徑小于下底面直徑。

上模板1與下模板2之間設置有多條供側凹模6徑向移動的通道，一條通道內安裝有一個側凹模6。

第一內模套22與第二內模套32之間構成通道的中部與圓臺件54、柱狀體53結構相適應，第一內模套22、第二內模套32的側壁上的開口僅供半球體51穿出，柱狀體53的尾部設置有傾斜弧面71，第一外模套23的下底面設置有與傾斜弧面71相適應的圓錐面72。

側凹模6的下端設置有凸臺82，凸臺82與第二內模套32的外側面之間設置有彈簧81，當側凹模6的端部穿出第一內模套22、第二內模套時彈簧81處于壓縮狀態。第一內模套22上方設置有用于調整與下模板2間隙的調整塊91。

如圖5至圖7所示：一種驅動輪成型方法，其步驟為：

(1)取圓柱體胚料100預先進行下端部鍛壓，使得其下端部形成卡輪12結構。

(2)上沖頭4退入上模板1內，上模板1與下模板2分開將型腔3露出，此時側凹模6在彈簧81的作用下從型腔3中退出。

(3)在下模板2內的型腔3內正立放入步驟(1)中預處理后胚料101，胚料101的直徑小于型腔3的直徑。

(4)壓機驅動上模板1向下移動，第一外模套23的圓錐面72率先與側凹模6上的傾斜弧面71接觸，上模板1繼續向下移動，第一外模套23向側凹模6上的傾斜弧面71施力推動側凹模6向型腔3移動。

(5)上模板1受到閉塞力帶動上模板1與下模板2合模且保持合模狀態，此時側凹模6上的半球件位于型腔3內的預定位置。

(6)壓機驅動上沖頭4繼續下壓，胚料101的上端面與下端面開始擠壓變形，胚料101的上端面在第一凸起24的作用下產生圓柱狀凹槽。

(7)壓機驅動上沖頭4持續下壓至最底端，胚料101向上模板1、下模板2中部的型腔3內延展，胚料101的外周受到側凹模6的擠壓形成半球形凹槽13，胚料101將繼續向四周延展成型。

(8)壓機控制上沖頭4上升，上模板1受到的閉塞力減小至零再由壓機帶動上升，側凹模6的的傾斜弧面71失去推力在彈簧81的作用下退回到初始位置，上模板1與下模板2之間完成開模。

(9)壓機驅動下沖頭5將成型驅動輪從下模板2型腔3內頂出，完成脫模。

(10)對步驟(9)中的成型驅動輪上的圓柱狀凹槽進行沖切得到通孔，完成驅動輪的生產加工。